随着常规石油资源的日益消耗,稠油的开发利用越来越受到重视。与轻质原油相比,稠油粘度大、密度高、凝点高、流动困难,导致其开发难度大、利用成本高。因此,制备高性价比的改质降粘催化剂对稠油的开发利用至关重要。同时,随着石油资源的不断消耗,人们也越来越重视开发可再生资源。生物质作为一种清洁的可再生资源,具有储量丰富、来源广泛、廉价易得等优势,已成为国内外学者研究的热点。目前,生物质已被广泛用于诸多领域,但其在稠油改质降粘方面的应用仍很少有研究报道。本文首次以生物质高压液化得到的生物油为原料,制备了 Na、Co、Fe、Ni和Cu共5种金属-生物油型催化剂,评价了该类催化剂对辽河稠油的催化改质降粘效果。实验结果表明,Ni-生物油型催化剂改质降粘效果最好,在其用量0.2wt%、反应温度320℃和反应时间30min的最佳反应条件下,使辽河稠油50℃粘度从508800mPa·s降至22230mPa·s,降粘率达到95.63%,降粘效果显著。稠油四组分表明,改质稠油的饱和分和芳香分含量分别增加5.93%和3.83%、胶质含量下降10.05%;FT-IR分析表明,改质稠油C-S键的峰强度下降,说明稠油中键能较低的C-S键被打破,硫醚桥键发生断裂;元素分析表明,稠油催化降粘后N、S杂原子的含量下降,说明反应过程中发生脱N和脱S反应,同时稠油的H/C原子比从1.06增至1.48,意味着改质稠油中环状结构减少、链状结构增多,反应过程中发生开环反应和断侧链反应;沥青质组分的SEM分析表明,改质沥青质的块状结构明显变小、沥青质芳香片层的厚度变薄。改质降粘机理研究结果表明,生物油型催化剂包括有机镍盐和非酸性组分两部分,其中有机镍盐作为活性组分,催化稠油改质降粘;非酸性组分主要是生物油中的轻质组分,包括酯类、烃类、醇类、醛酮类等有机小分子,作为供氢剂和油溶性降粘剂,辅助稠油改质降粘。本文还采用茶多酚与金属离子络合,合成了 Ca、Cu、Fe、Ni和Mn共5种金属-茶多酚型催化剂,评价了该类催化剂对辽河稠油的催化降粘效果。实验结果表明,Ni-茶多酚型催化剂改质降粘效果最佳,在其用量0.1wt%、反应温度320℃和反应时间30min的最佳反应条件下,使稠油50℃粘度从508800mPa·s降至53210mPa·s,降粘率达到89.54%。对比两种Ni-生物质型催化剂的稠油改质降粘效果,Ni-生物油型催化剂的改质降粘效果优于Ni-茶多酚型催化剂。与前者相比,后者的分子量高,化学结构复杂,分子本身的π-π作用、氢键作用和配位作用等强,容易与稠油胶质、沥青质组分通过分子间作用力发生交联和缔合,不利于破坏稠油重质组分的空间聚集体结构,导致Ni-茶多酚型催化剂的降粘效果变差。